[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 基于单超构光栅的稳健偏振测量技术

摘要： 利用超薄纳米结构超构光栅实现单次光学偏振测量，为多种应用开辟了新途径，可同时测量经典与量子偏振态。尽管已取得重大进展，但现有技术需在超表面交错排布多个超构光栅来分离不同偏振分量对，这导致衍射效率受限并影响光束质量。近期研究虽展示了单超构光栅偏振测量方案，却需额外线性偏振片——该方案会衰减检测光强、降低器件紧凑性并增加系统复杂度。我们提出基于单超构光栅的新型偏振测量概念方法，突破了既有方案的固有局限。研究发现这些局限源于试图复现基于近完美偏振器的传统偏振测量模式（每次测量对应特定偏振分量）。实际上，超表面通常表现为非完美（部分）偏振器集合，而我们的关键发现是：在此机制下可实现完整的斯托克斯偏振重构。具体而言，我们基于量子力学中的正算子值测度（POVM）形式体系，开发了严格的偏振测量方法。该方法从根本上消除了超表面设计限制，并能在显著制造误差下保持稳健运行。